Lasrar inom medicinen. Användningen av laser inom medicin och vetenskap

Under de senaste femtio åren lasrar har använts i oftalmologi, onkologi, plastikkirurgi och många andra områden av medicin och biomedicinsk forskning.

På möjligheten att använda ljus för att behandla sjukdomen har varit känd i tusentals år sedan. De gamla grekerna och egyptierna använde solstrålning terapi, och dessa två idéer även relaterade till varandra i mytologin - grekiska guden Apollo var guden av solen och healing.

Det var först efter koherent strålkälla av uppfinningen mer än 50 år sedan var faktiskt identifierades potentiell användning av ljus inom medicinen.

På grund av dess speciella egenskaper, är lasern mycket effektivare än solstrålning eller andra källor. Varje kvantgenerator arbetar i ett mycket smalt våglängdsområde och emitterar koherent ljus. Även lasrar inom medicin kan du skapa mer makt. energistrålen kan fokuseras till en mycket liten punkt, vilket resulterar i dess höga densitet. Dessa egenskaper har lett till det faktum att dagens lasrar används inom många områden av medicinsk diagnostik, terapi och kirurgi.

Hud- och ögonbehandling

Användningen av lasrar inom medicinen började med oftalmologi och dermatologi. Maser öppnades 1960. Och ett år efter att Leon Goldman visade hur rubinröd laser inom medicin kan användas för att ta bort kapillär dysplasi, olika nevi och melanom.

Denna ansökan är baserad på sammanhängande ljuskällor förmåga att arbeta vid en specifik våglängd. Källor till koherent strålning är nu allmänt används för att ta bort tumörer, tatueringar, hår och mullvadar.

I dermatologi, är lasrar används olika typer och våglängder, som orsakas av olika typer av behandlingsbara lesioner och den huvudsakliga absorberande material inuti dem. Våglängden beror också på patientens hud.

Idag är det omöjligt att praxis dermatologi och ögonsjukdomar utan lasrar, eftersom de har blivit grundläggande verktyg för patientvård. Användningen av lasrar för synkorrigering och ett brett utbud av ögon applikationer ökade efter Charlz Kempbell 1961 blev den första läkaren att använda röd laser i medicin för att bota patienten med näthinneavlossning.

Senare, för detta ändamål, ögonläkare började med argon källor koherent strålning i den gröna delen av spektrumet. Här egenskaperna hos ögat, särskilt linsen fokusera strålen inom näthinneavlossning var inblandade. Mycket effektapparat det bokstavligen svetsar.

Patienter med vissa former av makuladegeneration kan hjälpa laserkirurgi - laser fotokoagulation och fotodynamisk terapi. I det första förfarandet, är en stråle av koherent strålning som används för tätning av blodkärl och deras patologiska tillväxtdämpningen under makula.

Liknande studier genomfördes 1940 med solljus, men för deras framgångsrika slutförandet av läkarna behövdes de unika egenskaperna hos kvant generatorer. Efter applicering av en argonlaser har blivit ett stopp inre blödningar. Selektiv absorption av grönt ljus av hemoglobin - pigment röda blodkroppar - har använts för blockering av blodkärlet blödning. För behandling av cancer förstör blodkärl i tumören och dess levererar näringsämnen.

Detta kan inte åstadkommas med hjälp av solljus. Medicin är mycket konservativ, som det borde vara, men källorna koherent strålning fått erkännande i dess olika områden. Lasrar inom medicinen har ersatt många traditionella verktyg.

Oftalmologi och dermatologi gynnades också av excimer källor av koherent strålning i det ultravioletta området. De har använts i stor omfattning för att ändra formen på hornhinnan (LASIK) för synkorrigering. Lasrar i estetisk medicin som används för att ta bort fläckar och rynkor.

Lukrativa kosmetisk kirurgi

Dessa tekniska utvecklingen kommer oundvikligen populära kommersiella investerare, eftersom de har en enorm potential för vinst. Analysföretaget Medtech Insight 2011 beräknas marknaden för kosmetiska laserutrustning värd mer än $ 1 miljard dollar. Faktum är att trots den minskade den totala efterfrågan på hälso- och sjukvårdssystemet under den globala recessionen, kosmetisk kirurgi, bygger på användning av lasrar, fortsätter att njuta av stabil efterfrågan i USA - den dominerande lasersystem på marknaden.

Visualisering och diagnostik

Lasrar inom medicin spelar en viktig roll i tidig upptäckt av cancer och många andra sjukdomar. Till exempel, i Tel Aviv, en grupp forskare intresserade infraröd spektroskopi med användning av infraröda källor för koherent strålning. Anledningen till detta är att cancer och frisk vävnad kan ha olika genomsläpplighet i det infraröda området. En av lovande tillämpningarna av denna metod är identifiering av melanom. Hudcancer, är mycket viktigt för överlevnaden hos patienter tidig diagnos. För närvarande är att upptäcka melanom på ögonen, så är att lita på läkarens skicklighet.

I Israel, en gång om året, kan varje person gå till en fri screening av melanom. För flera år sedan i en av de stora medicinska centra genomfört studien, vilket resulterade i en möjlighet att tydligt observera skillnaden i det infraröda området av skillnaden mellan potential, men inte farliga egenskaper, och den nuvarande melanom.

Katzir, arrangören av den första konferensen för SPIE Biomedical Optics i 1984, och hans team i Tel Aviv har också utvecklat optiska fibrer som är transparenta för infraröda våglängder, gör det möjligt att utvidga denna metod till de interna diagnostiken. Dessutom kan det vara en snabb och smärtfri alternativ till livmoderhalscancer utstryk i gynekologi.

Blå halvledarlaser i medicin har tillämpats i fluorescens diagnos.

System baserade på kvant generatorer börjar också ersätta röntgen, som traditionellt användes i mammografi. Röntgen läkare sätter ett svårt dilemma: för tillförlitlig detektering av cancer de behöver för att vara hög intensitet, men strålningstillväxt i sig ökar risken för cancer. Alternativt studerade vi möjligheten att använda mycket snabba laserpulser för en bröstbild, och andra delar av kroppen, såsom hjärnan.

Oktober för ögat och inte bara

Lasrar i biologi och medicin har använts i optisk koherens tomografi (OCT), vilket utlöste en våg av entusiasm. Denna avbildningsteknik använder maser egenskaper och kan ge en mycket tydlig (i storleksordningen av en mikron), en realtids tredimensionell bild och tvär biologisk vävnad. Oktober har redan tillämpats i oftalmologi, och kan till exempel göra det möjligt för ögonläkare att se ett tvärsnitt av hornhinnan för att diagnostisera näthinnesjukdom och glaukom. Idag började maskiner som ska användas även inom andra områden inom medicinen.

Ett av de största områdena bildas på grund oktober engagerade erhålla fiberoptiska avbildnings artärer. Optisk koherens tomografi kan användas för att bedöma tillståndet benägna att bristning av instabila plack.

Mikroskopering av levande organismer

Lasrar inom vetenskap, teknik, medicin spelar också en viktig roll i många typer av mikroskopi. ett stort antal forskning har gjorts på detta område, är syftet att visualisera vad som händer inne i patientens kropp utan att använda en skalpell.

Det svåraste att ta bort cancern är behovet av att ständigt ta till sig av mikroskopet kan kirurgen se till att allt görs på rätt sätt. Möjligheten att göra mikroskopi "live" och i realtid är en betydande prestation.

En ny ansökan av lasrar inom teknikområdet och medicin - scanning närområdet optisk mikroskopi, som kan producera bilder med en upplösning mycket högre än de konventionella mikroskop. Denna metod är baserad på optiska fibrer med skåror vid ändarna, är mindre än ljusets våglängd. Detta gjorde det möjligt subwavelength imaging, och lade grunden för avbildning av biologiska celler. Användningen av denna teknik i infraröda lasrar kommer att möjliggöra en bättre förståelse av Alzheimers sjukdom, cancer och andra förändringar i cellerna.

Fotodynamisk terapi och andra behandlingar

Utvecklingen inom optiska fibrer bidrar till att ge användningen av lasrar och andra områden. Dessutom tillåter de diagnos inom kroppen, kan energin hos koherent strålning att överföras till där den behövs. Detta kan användas vid behandling. Fiberlasrar är mycket mer avancerad. De ändrar radikalt framtidens medicin.

Field of Photo, använda ljuskänsliga kemikalier som interagerar med kroppen på ett speciellt sätt, kan tillgripa använda laser för både diagnos och behandling av patienter. I fotodynamisk terapi (PDT), till exempel, kan en laser och en ljuskänslig läkemedel återställa synen hos patienter med "våta" formen av åldersrelaterad makuladegeneration, en viktig orsak till blindhet hos personer äldre än 50 år.

Inom onkologi några porfyriner ansamlas i cancerceller, och fluorescerar vid belysning viss våglängd, som anger läget för tumören. Om dessa samma föreningar är sedan markera en annan våglängd, blir de toxiska och döda de skadade celler.

En röd helium-neongas laser används inom medicinen vid behandling av osteoporos, psoriasis, venösa sår, etc, Eftersom denna frekvens absorberas väl genom hemoglobin och enzymer. Strålning saktar inflammation, ödem och hyperemi förhindrar, förbättrar blodtillförsel.

personlig behandling

Två andra områden där det finns en användning för laser - genetik och epigenetik.

I framtiden kommer allt att ske på nanonivå, vilket gör det möjligt att utöva läkaryrket i cellen skalan. Lasrar, som kan generera femtosecond pulser och avstämda till en specifik våglängd, är idealiska partners för läkare.

Detta kommer att öppna dörren för en personlig behandling baserad på den enskilda patientens genom.

Leon Goldman - grundare av Lasermedicin

Att tala om användningen av laser vid behandling av människor, för att inte tala om Leon Goldman. Det är känt som "pappa" av lasermedicin.

Ett år efter den koherenta strålningskällan Goldman uppfinning den första forskaren att använda det för behandling av hudsjukdomar. Tekniken används vetenskapsman som banade väg för den fortsatta utvecklingen av laser dermatologi.

Hans forskning i mitten av 1960-talet ledde till användningen av en ruby maser i kirurgi av näthinnan och sådana upptäckter som möjligheten att koherent strålning samtidigt skära in i huden och försegla blodkärl, vilket begränsar blödning.

Goldman, som arbetade under större delen av sin karriär, en hudläkare vid University of Cincinnati, grundade American Society of lasrar i medicin och kirurgi, och hjälpte lägga grunden för lasersäkerhet. Han dog 1997

miniatyrisering

Den första två-mikron lasrar storleken på en dubbelsäng och kyldes med flytande kväve. Idag dök diod som passar i handflatan, och ännu fler miniatyr fiberlasrar. Sådana förändringar banar väg för nya tillämpningar och utveckling. Medicin i framtiden kommer att ha en liten lasrar för hjärnkirurgi.

Tack vare den tekniska utvecklingen finns det en ständig minskning av kostnaderna. Precis som lasrar har blivit vardagsmat inom hemelektronik, började de att spela en nyckelroll i sjukhusutrustning.

Om tidigare lasrar inom medicinen var mycket stort och komplext, det idag sin produktion av optiska fibrer avsevärt minska kostnaderna, och övergången till nanolevel kommer att ytterligare minska kostnaderna.

andra tillämpningar

Med hjälp av laser urologer kan behandla urinrörsförträngning, godartade vårtor, urinsten, urinblåsa kontraktur och prostataförstoring.

Användningen av laser inom medicin möjligneurokirurger att göra exakta snitt och utför endoskopiska undersökningar av hjärnan och ryggmärgen.

Veterinärer använda lasrar för endoskopiska procedurer, koagulering av tumörer, incision, och fotodynamisk terapi.

Tandläkare använder koherent ljus för att göra hål i tuggummi kirurgi för antibakteriella förfaranden, dental desensibilisering och roto-ansikts diagnos.

laser pincett

Biomedicinska forskare har använt optisk pincett världen, cellsorterare, liksom många andra verktyg. Laser pincett löfte bättre och snabbare diagnos av cancer och användas för att fånga virus, bakterier, fina metallpartiklar och DNA-strängar.

Den optisk pincett koherent stråle av strålning används för att hålla och rotera mikroskopiska objekt på samma sätt som metall eller plast pincett kunna plocka upp små och ömtåliga föremål. Enskilda molekyler kan manipuleras genom att hålla fast dem till en glasbit eller mikronstorlek pärlor av polystyren. När strålen träffar bollen, är det krökt och har en liten effekt, driver bollen rakt in i mitten av strålen.

Detta skapar en "optisk fälla", som är kapabel att hålla små partiklar i strålen av ljus.

Lasermedicin: Fördelar och nackdelar

Energin för koherent strålning, vars intensitet kan moduleras, används för att skära, förstörelse eller förändring av cellen eller den extracellulära strukturen hos biologiska vävnader. Dessutom användning av lasrar i medicin, kort sagt, minskar risken för infektion och främjar läkning. Användningen av laser inom kirurgi ökar noggrannheten av snittet, men de är farliga för gravida kvinnor och det finns en kontraindikation för användning av fotosensibiliserande läkemedel.

Den komplexa strukturen av vävnaderna inte tillåter en entydig tolkning av resultaten av klassiska biologiska analyser. Lasrar i Medicine (foto) är ett effektivt verktyg för destruktion av cancerceller. Men kraftfulla källor för koherent strålning är urskillningslöst och förstöra inte bara påverkas, men även den omgivande vävnaden. Denna egenskap - ett viktigt verktyg för microdissection metod som används för molekylär analys på platser av intresse med möjlighet till selektiv destruktion av överflödiga celler. Målet med denna teknik är att övervinna heterogenitet förekommer i alla biologiska vävnader, för att underlätta sin forskning på väldefinierad population. I denna mening har laser microdissection gjort ett betydande bidrag till utvecklingen av forskningen i förståelsen av de fysiologiska mekanismer som klart kan visas i dag på befolkningsnivå, och även en enda cell.

Funktionell vävnadsteknik har nu blivit en viktig faktor i utvecklingen av biologi. Vad händer om vi skär aktin fibrerna i division? Kommer Drosophila embryot är stabil om förstöra celler när fällbara förhållanden? Vilka parametrar som är involverade i växt meristem zon? Alla dessa frågor kan lösas med hjälp av laser.

nanomedicin

Nyligen, ett flertal nanostrukturer som har egenskaper som är lämpliga för en mängd olika biologiska tillämpningar. De viktigaste är:

• kvantprickar - emitterande små partiklar av nanometerstorlekar som används i högkänslig avbildning cell;
• magnetiska nanopartiklar som har funnit tillämpning i medicinsk praxis;
• polymerpartiklar för de inkapslade terapeutiska molekyler;
• metalliska nanopartiklar.

Utvecklingen av nanoteknik och användningen av lasrar i medicin, kort sagt, har revolutionerat sättet att administrera läkemedel. De suspensioner av nanopartiklar innehållande läkemedel kan förbättra det terapeutiska indexet av många föreningar (effekt och öka lösligheten, lägre toxicitet) genom selektiv verkan på den påverkade vävnaden och celler. De levererar den aktiva ingrediensen samt kontrollerad frisättning av den aktiva ingrediensen i respons på yttre stimuli. Nanoteranostika experimentell metod är vidare att tillhandahålla dubbel användning av nanopartiklar, läkemedelsförening, terapi och diagnostiska avbildningsmedel, vilket öppnar vägen för personlig behandling.

Användningen av laser inom medicin och biologi för microdissection och fotoablatsii tillåtna på olika nivåer av förståelse för de fysiologiska mekanismer för utvecklingen av sjukdomen. Resultaten kommer att avgöra de bästa metoderna för diagnos och behandling av varje patient. Nanoteknik i nära samband med prestationer i bildfältet kommer också att vara viktigt. Nanomedicin är en lovande ny form av behandling för vissa typer av cancer, infektionssjukdomar eller diagnos.